运城市大气污染状况分析_王玮.docx

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1、第 26卷第 4期 2012年 12月 Journal of Shanxi Normal University Vol.26 No.4 Natural Science Edition Dec. 2012 文章编号 :1009-M90 (2012) 04-)097-)6 运城市大气污染状况分析 王玮，吉红洁，王国梁 * (山西师范大学城市与环境科学学院，山西临汾 041000) 摘要：本文通过统计山西环境保护网上有关运城市空气质量数据 ,运用空气污染指数法，采取 S 2污染 指数 ,PM1。 污染指数两个指标 ,说明运城市大气污染的现状，对运城市区大气污染时空分布特征进行分析； 然后从运城市的地

2、形、气候、工业布局、交通社会因素等加以综合研究污染原因，最后从各个方面突破，结 合运城市的经济发展，为运城市的环境改善提供切实可行的措施及建议 . 关键词：大气污染；时间特征；影响因素；防治措施 中图分类号： X511 文献标识码 ： A 运城市是传统的农业大区 ,地理条件优越，风景秀丽，曾在 2006年 10月被评为 “ 全国十佳魅力城市 ” ，虽 不属于全国 113个环境保护重点监控城市，但在 2008年 6月 4日省环保局发布的全 省 2007年环境状况中， 被通报为全省空气质量最差，劣于国家三级标准 .这引起了相关部门的高度重视， 2008年，运城市空气质量排 名在中游， 2009年排

3、名第三，并因 2009年环境空气质量改善突出，省政府决定对运城市给予 300万元奖励， 同时还给予了运城市 1 000万元环境保护能力建设奖励资金 .但就运城市空气质量现状来看 ,空气污染问题 仍不容忽视，环境综合整治工作短期内仍将是全市工作的重点 . 本文通过统计有关运城市空气质量数据 ,运用空气污染指数法，对运城市区大气污染时间分布特征进行 分析 ;然后从运城市的地形、气 候、工业布局、交通社会等因素加以综合研究污染原因，最后从各个方面突破 , 结合运城市的经济发展 ， 为运城市的环境改善提供切实可行的措施及建议 . 1研究区域概况及研究方法 1.1研究区域概况 运城市因 “ 盐运之城 ”

4、 而得名，地处黄河中下游，位于山西省南部 .地理坐标范围 E11015 E11204 和 N34。 35 N3549 之间 ,东西长 201.87 km,南北宽 127.47 km;北依吕梁山与临汾市接壤 ， 西 、 南与陕西省 渭南市、河南省三门峡市隔黄河相望，东峙中条山和晋城市毗邻 . 运城市地势平坦，气候温和，土壤肥沃，光照充足，是传统的农业大区 .气候属暖温大陆性季风气候，四季 分明 ， 雨热同期 ， 夏季炎热多雨 ,冬季寒冷干燥 .年平均气温 13.6 C,年平均降水量 525 mm,大部分集中在 7 月 9月；日照时数 2 350 h,全年无霜期 212 d,农业生产条件较为优越

5、.年平均风速为 2.7 m/s,最大风速 17 m/s,静风频率占 28%,主导风向为东南风 ,次主导风向为西北风 .地形主要属盆地地形 ,除东部由北向南的中 条山之外 ,大部分地区地势平坦，地势东高西低 . 运城市是晋南和晋 、 陕 、 豫 “ 黄河金三角 ” 地区重要的中心城市 ， 是以化工 、 贸易 、 旅游 、 制版 、 建材 、 加工及 教育等为主的综合新兴城市 .据 2010年第六次人口普查 ， 运城市总人口约 513万 ， 其中市区人口约 68万人 , 占地总面积30 km2.2010年 ,全市生产总值完成生产总值 827.0亿元，比上年增长 15.6%. 收稿日期： 2012-

6、B-B 作者简介：王玮 （ 1980 ）， 女，山西临汾人，山西师范大学城市与环境科学学院硕士研究生，主要从事人文地理方面的研究 . 通讯作者：王国梁 （ 1955 ）， 男，山西曲沃人，山西师范大学城市与环境科学学院教授， 主要从事人文地理方面的研究 . 1.2研究方法 1.2.1数据来源 本文数据来源于山西环境保护网的空气质量日报 ,统计了运城市 2007年 2010年每一天的空气质量指 数 API值 . 运城市于 2003年 6月安装了环境空气全自动监测系统（包括一个中心站、三个环境空气质量自动监测 子站）及_套气象观测系统 ,对环境空气质量状况及有关气象要素进行实时连续监测，每小时获取

7、 _组同步 监测数据，可观测到的气象因素有 :气温、气压、风速、风向、相对湿度等 . 1.2.2空气指数法 （ API) 空气污染指数 (Air pollution Index,简称 API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概 念性指数值形式 ,并分级表征空气污染程度和空气质量状况，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋 势 .具体方法 :首先将各种污染物浓度换算成相应的污染分指数 ,然后取最大者为该区域或城市的空气污染 指数 . API = max(/1， 2， ， /,， ， /)则该种污染物为该区域或城市空气中的首要污染物 .其中，当 API 300 I II III

8、IV V 优秀 良好 轻微污染 轻度污染 中度轻污染 中度重污染 重度污染 可正常活动 可正常活动 长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺 激症状 . 一定时间接触后心脏病和肺病患者症状显著加剧，运 动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状 . 健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某 些疾病 2运城市大气污染现状分析 2.1运城市空气污染年际变化 空气质量达二级标准的天数比例是衡量一个城市空气质量好坏的重要标准 .表 2统计了运城市 2007年 2010年每年的各空气质量等级所占的天数及比例 .从表 2可以看出 :运城市 2007年 2010年间，二级以上 天数明显减少 ， 百

9、分比从 16.1降低到 1.4,达标天数显著增加 ， 百分比从 83.9提高到 98.6. 年平均综合 API指数变化是反映大气污染及空气质量总体特征的一个重要指标 .从图 1可以看出 :运城 市 2007年2010年间，综合 API值呈基本稳步下降趋势，平均值在 62. 35 78.18之间，空气质量属良好等 级 . 2.2运城市空气污染季、月变化 在同一地区，不同季、月的气候和大气污染程度变化会造成 API值规律性波动 .图 2反映了运城市大气 污染季节变化，图 3反映了运城市大气污染的月变化 .其中，春季为 3月 5月，夏季为 6月 8月，秋季为 9 月 11月，冬季为 12月 次年 2

10、月 . 从图 3可以看出 :运城市大气污染在冬季最为严重 ,其平均 API值为 85.2,在秋季污染最轻，其平均值为 58.3,夏季次好 ;月平均最大值在 1月 ,2月 、 12月次之，最小值在 8月和 10月；冬季采暖是造成季 、 月差异的 首要原因 . 图 1运城市 2007年 2010年平均综合 AP丨指数 Fig. 1 The average API index in Yuncheng City during 2007 2010 图 2运城市 2007年 2010年各季综合平均 API变化 Fig. 2 The average of API change of each season

11、in Yuncheng City during 2007 - 2010 图 3运城市 2007年 2010年各月平均 API变化及综合变化 Fig. 3 TTe monthly average API change and comprehensive changes in Yuncheng City during 2007 2010 2.3运城市空气首要污染物 首要污染物是指污染最重的污染物，目前在测的污染物有二氧化硫 (SO。） 、二氧化氮 (NO。） 、可吸入颗粒 物 (PMW)等 .表 3给出了运城市 2007年 2010年每个月首要污染物的分布情况 . 从图 4可以得出如下结论 : 首

12、要污染物是二氧化硫 (SO。） 总计 262天，占有首要污染物总天数约 1/5, 可吸入颗粒物 (PMW)是 1 036天，占总天数约 4/5,对空气质量的影响相对二氧化硫更为显著 .在我国，除了 西南地区少数几个城市 S 2污染较为严重之外，在大气污染物中，颗粒物是我国绝大多数城市的主要污染 物 ;2007 年首要污染物二氧化硫和颗粒物的比例大约相等，二氧化硫稍高于可吸入颗粒物 ,其他三年的污 染均以颗粒物为主 ; 在 2008年2010年中，除 1月、 2月、 11月、 12月份有 5天 10天是二氧化硫为首 要污 染物，其他月份全部是颗粒物为首要污染物 . 表 2运城市 2007年 20

13、10年各空气质量等级天数分布 Tab. 2 The days distribution of air quality grade 年份 各空气质量等级所占天数 /比例 _级（优）天数 二级（良）天数 大于二级（轻度污染及以上）天数 2010 43/11.8 317/86.8 5 / 1. 4 2009 52/14.3 302 / 82. 7 11 / 3. 0 2008 39 / 10. 7 301 / 82. 2 26 / 7. 1 2007 37 / 10. 1 270 / 73.8 59 / 16.1 表 3运城市 2007年 2010年空气首要污染物统计（天 ) Tab. 3 Stat

14、istics of air primary pollutants in Yuncheng city during 2007 2010 (day) 年份 指标 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11 月 12月 总计 PMin 28 28 29 26 22 25 25 26 27 27 28 30 321 2010 SO2 3 3 PMm 29 26 31 29 21 24 30 24 23 18 24 19 298 2009 S 2 2 2 12 16 PMm 16 18 15 29 30 29 29 14 16 29 29 26 280 2008 S 2 14 1

15、1 16 1 1 5 48 PMm 4 3 6 7 15 19 12 7 5 10 25 24 137 2007 S 2 27 25 24 20 15 11 14 21 23 11 4 195 总计 PM10 77 75 81 91 88 97 96 71 71 84 106 99 1 036 SO2 44 38 40 21 15 11 14 21 23 11 3 21 262 3运城市大气污染原因分析 3.1自然因素 3.1.1气候干旱，降雨过于集中 各种形式的降水，特别是降雨，都能够有效地淋 洗和吸收空气中各种各样的污染物 .运城市属典型的 大陆性季风气候，年内季风环流交替明显，降雨季节

16、变化很大 .仅仅在夏季由于副热带海洋气团和基地大 陆气团接触，形成历时短 ,强度大的暴雨，其他季节均 处于蒙古高压控制或影响下，降雨极少，偶有秋季 9 月蒙古高压由高纬度向蒙古高原南移 ,该区域处于气 流交替时期，降雨增多 .这在很大程度上不利于大 气污染稀释和排污，同时，同等降水条件下，暴雨也最不利于大气的淋洗和除尘 . 3.1.2城市热岛环流 城市热岛环流是由城乡温度差异引起的局地风 .城市工业集中、人口密集，因而能耗水平较高，同时城市 的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间缓慢放热 ,使低层大气冷却变缓，加之城市上空笼罩着 _层烟 雾和 CO。 ,使得地面有效辐射也减弱 ,这些都导致

17、城市热量净收入比周围乡村多，夜间温度高于乡村 ,就形成 了 所 谓 的 热岛 . 热岛环流直接加剧了空气污染的程度 ,空气在温度不断上升时通常形成上升气流，容易形成对流型天 气，使大气污染进 _步恶化，通过污染环流进 一 步影响城市 .气流在上升过程中，不断地把下层的污染颗粒物 带到上层大气中 ,这样便在一定范围和高度内形成了一个缓慢的热岛环流，导致污染源不容易扩散 ,产生堆 积效应不断加剧大气污染，与此同时郊区布局的一些工厂排放出的污染物也会顺着热岛环流进入到市区内， 进一步加剧了市区空气污染 . 3.1.3 逆温 运城市属于盆地地形，北有吕梁山，东有中条山，主导风向东南风，从而衍生了很强的

18、地形逆温 .夜间冷 空气沿坡下滑，在盆底积聚 ,逆温发展速度较平原地区快，逆温层较厚，强度也较大，市区全年逆温频率高达 30%.在逆温层中 ,较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面，形成 一 种极其稳定的空气层，就象 一 个锅盖 一 样 ,笼罩在近地面的上空，严重阻碍着空气的对流运动，由于这种原因，近地层空气中的水汽、烟尘以及各种 有害气体 ,只有飘浮在逆温层下面的空气层中 ;另外，盐湖工业区和空港新区的烟尘排放也加剧了空气污 染，同时，逆温对人口密集区空气污染也产生很大影响 . 3.2人文因素 3.2.1 工业布局不合理 企业工厂排污，是造成空气污染的主要原因 ,而且排污量大 9 ,持续排放

19、.运城近年来实施招商引资的优 惠政策 ,吸引了大量的企业在盐城和空港新区落户，这一方面加大了资金投入，带动了经济的快速发展，另一 方面，企业工厂集聚 ,大大增加了污染物的排放量，工业生产排放到大气中的污染物种类繁多，有烟尘、硫 的 氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等，这些都加剧了空气的污染 .运城市工业布局和工业结 构不合理 ,技术水平落后，加之乡镇企业的发展 ,导致大量烟尘、粉尘、二氧化硫、氮氧化物等进入大气，县级 及县级以上城市尤其严重 . 政府决策部门应将运城市区大气污染的防治纳入城市总体规划中，合理规划生产布局，结合运城市的实 际情况，根据局部气候特点，尤其是主导风向的

20、特征（主导风向为东南风 ,次主导风向为西北风 ）， 把污染型的 产业部门布局在东北一西南方向，避免在西北一东南方向布局 M，这样可以减少污染物进入城区，同时在政 策上整顿排放污染严重的企业，尤其在招商引资中，要有 一 定的选择性 ,应该拒绝或最大限度减少引进这样 的企业 . 3.2.2能源结构不合理 目前，运城市能源结构主要以煤炭为主，煤炭消耗量非常大 ,煤质差，灰分含量高 ,导致大气污染日趋严 重 .煤炭的燃烧是运城市环境污染的重要因素，也是造成运城市空气质量季节差异的主要因素 .工业耗能和 城市中大量民用采暖锅炉和生活炉灶需要消耗的煤炭量非常大，煤炭在燃烧过程中会释放大量的烟尘、二氧 化硫

21、、 一 氧化碳等有害物质污染空气 .特别是在冬季采暖时， 往往污染地区烟雾弥漫，这是 _种不容忽视却也 是治理难度最大的污染源 11 . 就运城市而言，应从以下两方面入手 : 改变燃烧结构 ,开发洁净能源，减少煤炭的燃烧 ,从而减少污染 源 ,尤其是应尽快普及天然气 ; 集中采暖方面是加快城中村的改造，另一方面是加快部分农村城镇化 , 这些城中村和城镇化进程中的农村，经济发展相对较好 ,一 般都是家庭小型锅炉，而燃烧的主要是煤，这是 一 个不容忽视的污染源12 . 3.2.3 交通污染严重 汽车、火车是运城市的主要运输工具 ,尤其是运城市 2005年修建了关公机场后，它们烧煤或石油产生的 废气

22、是重要的污染物 .还有市区内的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空 气污染特别严重 ,正逐渐成为运城市的主要污染源之汽车排放的废气主要有 _氧化碳、二氧化硫、氮氧化 物和碳氢化合物等，尤其是前三种物质危害性极大 13 . 政府相关部门应该加大对运城市交通量的监测，就是在流量大的路段安置流量监测 ,可以在 “ 交通之声 ” 广播电台随时播报各个路段状况，这样尽量减少堵车，同时要倡导大家开低耗能、低排放的车 ,减少不必要的 污染和浪费 . 3.2.4秋季秸秆燃烧 秋收时节，大部分农村仍然习惯于在田间 大面积燃烧秸轩，历来农村有 “ 吉轩还田 ” 的做法，秸轩燃烧的 草木

23、灰是很好的钾肥，但是，秸轩的燃烧对环境的危害极大，这在 7月、 8月份表现得尤为突出 ,是造成空气质 量差异的又 _重要因素 M 般来说，我国农村的空气质量要好于城市，但是由于大量燃烧秸轩，使得空气中 烟尘、颗粒物和其他污染物的浓度急剧增加，空气质量迅速下降，不仅对人体健康危害很大，而且降低大气能 见度，妨碍交通 ,特别是机场飞机的起降和高速公路上汽车的行驶 .燃烧秸轩可导致机场航班不能正常起降 , 造成很大的经济损失 ,同时秸轩燃烧产生大量的二氧化碳和浓烟，对 大气环境造成严重污染 . 对秸轩较好的处理方法是集中处理，在部分养殖业较为发达的农村可以大力推广沼气池，把秸轩切碎， 加入人畜粪 ,

24、经发酵、沤制，制成绿肥，这样既经济，又环保 . 3.2.5公民环保意识薄弱 虽然环保口号喊得很响 ,但对于大部分人来说，环保意识还是非常薄弱，具体表现在 :没有节能意识，对 破坏环境质量的集团或个人没有阻止意识，换句话说就是没有环境维权意识等 .这就造成了很多环保工作只 是流于形式15 . 在宣传方面，运城市应充分调动高等学校学生 (运城学院、运城幼师等 ） 的积极性 ,让这些大学生走出校 园 ， 走入社会 ， 大力宣传环保思想 ,可以把环保宣传作为大学生 “ 三下乡 ” 的重要实践活动 .在教育方面 ， 运城 市应将环保教育逐渐转变为学历教育 ， 应编写一些相关教科书 ， 比如 ， 在小学初

25、中阶段编写一些关于环保义 务、权利和运城市环境现状的书籍 ,让学生们初步了解运城市环境质量状况 ;在高中阶段编写一些简单基础 环境技术方面的书籍，引导同学们对环境保护的兴趣，让更多的人将来投身环保建设 . 4结论 综上所述，运城市空气质量自 2007年以来，总体呈逐渐改善的趋势 ,2010年空气污染稍有加重 ;冬季污 染较为严重 ， 这主要受冬季采暖的影响 ， 秋季空气质量最好 ， 原因是秋季雨多风多 ;空气质量等级多属良好 ; 目前运城市大气污染仍属以颗粒物和二氧化硫为主要污染物的煤烟型污染 . 总之 ,近年来，环保工作效果显著 ,但对于以农业为传统的运城市来说，还有很长的路要走，空气污染问

26、 题任重而道远，不容忽视 . 参考文献： I 郝吉明，马广大 .大气污染控制工程（第二版） M.北京 :高等教育出版社 ,2002.3 27. 2 史东凯 .山西省运 城市涑水河流域降水特征分析 J .地下水 ,2009,31 (4) :148 150. 3 钱林清，郑炎谋 ,郭慕萍 .山西气候 M.北京 :气象出版社 ,1991.347. 4 傅抱璞 ,翁笃鸣，虞静明等 .小气候学 M.北京 :气象出版社 ,1994.181 263. 5 崔慧 .临汾市大气污染影响机制探讨 J .山西师范大学学报 ,2005,6 (5) :52 56. 6 李玉轩 ,王玉明，白惠峰 .城市空气污染预报预警系

27、统的研究 J .山西师范大学学报（自然科学版 ）， 2002,16 ： 75 77. 7 周淑贞，束炯 .城市气候学 M.北京：气象出版社 ,1994.244 346. 8 吴忠红 .临汾市大气环境质量的灰色优势分析 J .山西师范大学学报（自然科学版 ）， 2006,20(2) :109 111. 9 吴忠标 .大气污染监测与监督 M.北京 :化学工业出版社 ,2002, 136 156. 10 赵小燕 .基于 API法的运城市空气质量评估及政治对策 J .科技情报开发与经济 ,2009,19 (11) :117 120. II 张菊 ， 苗鸿 ， 欧阳志云 ， 等 .近 20年北京市城近郊

28、区环境空气质量变化及其影响因素分析 J .环境科学学报 ,2006, (11):1886 1892. 12 平措 .我国城市大气污染现状及综合防治对策 J .环境科学与管理 ,2006,31 (1) :148 150. 13 李一民 ,张世英，陶津 .城市大气环境系统污染综合防治研究 J.环境科学学报 ,1987, ,2) :123 129. 14 常普雨，孙爱玲 ,邵颖慧 .运城市区大气污染 24小时变化分析 J .运城学院学报 ,2005,10(5) :68 79. 15 王婷婷 .关于临汾市当前面临的环境问题的思考 J .科技情报开发与经济 ,2003,13 (10) :85 87. P

29、resent Situation Analysis of Air Pollution in Yuncheng WANG Wei, JI Hongjie, WANG Guo-liang (School of Urban and Environment Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004, Shanxi, China) Abstract I According to the latest data of air quality for Yuncheng from Shanxi Environmental Protection Net,

30、the present situation of air pollution was described by two pollution indexes of S 2 and PMW in air pollution index menthod. The temporal and spatial distribution characteristics of air pollution were analysed, and the causes of pollution were studied from topography, climate, industrial layout, social traffic factors, and so on. Some practical and feasible measures and suggestions were porposed for improving environment in Yuncheng Key words: air pollution; temporal distribution characteristics; contributing factors； countermeasures